BRPI0722286A2 - SYSTEM AND METHOD FOR CONTROL OF A BRAKE SHOE - Google Patents
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Description
"SISTEMA E MÉTODO PARA CONTROLE DE UMA SAPATA DE FREIO""SYSTEM AND METHOD FOR CONTROL OF A BRAKE SHOE"
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃOTECHNICAL FIELD OF THIS INVENTION
A presente invenção se refere a um sistema e a um método para controle e proteção de um dispositivo de sapata de freio de veículos, particularmente de caminhões, de ônibus e de outros veículos comerciais pesados de bens de consumo (de mercadorias).The present invention relates to a system and method for controlling and protecting a vehicle brake shoe device, particularly of trucks, buses and other heavy goods vehicles.
PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃOOVERVIEW OF THE INVENTION TECHNICAL STATE
0 sistema de freio de um veículo usualmente compreende uma sapata de freio que é uma montagem básica de freio a tambor ou freio a disco com pastilhas de freio ajustadas para cada eixo de rodas ou roda que produz uma força de 15 frenagem necessária para desacelerar o veículo ou trazer o veículo para uma parada. Se uma sapata de freio é excessivamente utilizada, tal como se ela for aplicada diversas vezes ao longo de um período de tempo prolongado, fadiga ou esmorecimento, isto é, perda gradual ou súbita de 20 força de frenagem, pode ocorrer. Isto é devido para o fato de que, se pastilhas de freio são excessivamente utilizadas, suas temperaturas de trabalho otimizadas são excedidas e seus coeficientes de fricção diminuem, na medida em que determinados elementos de uma pastilha de 25 freio podem começar a se fundir e/ou a se vaporizar. Adicionalmente, aplicações de freio muito freqüentes podem provocar grandes variações de temperatura no freio e, portanto, provocar fadiga térmica do disco.A vehicle brake system usually comprises a brake shoe which is a basic drum brake or disc brake assembly with brake pads adjusted for each wheel axle or wheel that produces a braking force necessary to decelerate the vehicle. or bring the vehicle to a stop. If a brake shoe is overused, such as if it is applied several times over an extended period of time, fatigue or fading, that is, gradual or sudden loss of braking force, may occur. This is due to the fact that if brake pads are overused, their optimized working temperatures are exceeded and their coefficients of friction decrease as certain elements of a brake pad may begin to melt and / or to vaporize. Additionally, very frequent brake applications can cause large temperature variations in the brake and therefore cause thermal disc fatigue.
De maneira a proteger uma sapata de freio, muitos 30 veículos são equipados com um freio auxiliar suplementar, por exemplo, um retardador. Um retardador é um dispositivo que é permanentemente montado para o motor ou transmissão do veículo para aumentar a capacidade de frenagem do veículo durante aplicação de freio prolongada. Um tal freio auxiliar suplementar pode ser utilizado para proteger uma sapata de freio e determinar ao motorista maior controle e desempenho de freio aperfeiçoado.In order to protect a brake shoe, many vehicles are equipped with an additional auxiliary brake, such as a retarder. A retarder is a device that is permanently mounted to the engine or vehicle transmission to increase the braking capacity of the vehicle during prolonged brake application. Such an additional auxiliary brake may be used to protect a brake shoe and to give the driver greater control and improved brake performance.
Veículos modernos são também freqüentemente equipados 5 com um sistema de controle de cruzeiro adaptativo ou inteligente que pode automaticamente ajustar a velocidade do veículo para manter uma distância de seguimento segura para um veículo se deslocando à frente ou manter o veículo em uma velocidade pré-ajustada. Um dispositivo ACC 10 usualmente utiliza um radar, instalado atrás da grade do veículo, para detectar a velocidade e a distância do veículo à frente. Se o veículo à frente reduz (diminui) ou se desloca vagarosamente ou a velocidade pré-ajustada é excedida, o dispositivo ACC envia um sinal para o motor ou 15 sistema de frenagem do veículo para desacelerar. Após isso, quando a estrada está desimpedida, o dispositivo ACC re- acelera o veículo de volta para uma velocidade pré- ajustada. Por conseqüência, o dispositivo ACC controla o comportamento de frenagem do veículo.Modern vehicles are also often equipped with an adaptive or intelligent cruise control system that can automatically adjust vehicle speed to maintain a safe tracking distance for a moving vehicle ahead or to keep the vehicle at a preset speed. An ACC 10 device usually uses a radar mounted behind the vehicle grille to detect the speed and distance of the vehicle ahead. If the vehicle ahead reduces (slows down) or moves slowly or the preset speed is exceeded, the ACC device sends a signal to the vehicle's engine or braking system to decelerate. After that, when the road is clear, the ACC device speeds the vehicle back to a preset speed. As a result, the ACC device controls the braking behavior of the vehicle.
A patente norte americana número US 6.044.321 descreveU.S. Patent No. 6,044,321 describes
um tal sistema de controle de cruzeiro adaptativo para um veículo, em que aplicação de um freio é definida por uma manutenção de uma distância veículo-para-veículo definida. No caso em que o controle de cruzeiro adaptativo decide que 25 uma operação de frenagem é necessária para manutenção da distância veículo-para-veículo definida, um retardador é aplicado e se aplicação do retardador não for suficiente, um freio automático é continuamente operado até que a distância veículo-para-veículo venha a ser conquistada.Such an adaptive cruise control system for a vehicle, wherein applying a brake is defined by maintaining a defined vehicle-to-vehicle distance. In the event that adaptive cruise control decides that a braking operation is required to maintain the defined vehicle-to-vehicle distance, a retarder is applied and if retarder application is not sufficient, an automatic brake is continuously operated until the vehicle-to-vehicle distance will be conquered.
Infelizmente, o comportamento de frenagem aplicadoUnfortunately, the braking behavior applied
pelo sistema de controle de cruzeiro adaptativo em concordância com o estado da técnica não é aplicável para veículos pesados carregados, tais como caminhões, na medida em que a operação contínua dos freios, particularmente das sapatas de freio, facilmente resulta em sobre-utilização do sistema de frenagem de veículos. Mas, também, os freios de todas as outras espécies de veículos mostram uma fadiga aumentada devido para a ativação contínua de sapatas de 5 freio por um sistema de controle de cruzeiro adaptativo de maneira a manter a distância para um veículo à frente quando tracionando atrás de um veículo vagaroso, por exemplo, em uma encosta de inclinação severa.The state-of-the-art adaptive cruise control system is not applicable for loaded heavy vehicles such as trucks as continuous operation of the brakes, particularly the brake shoes, easily results in overuse of the system. of vehicle braking. But also, brakes of all other vehicle species show increased fatigue due to the continuous activation of 5-brake shoes by an adaptive cruise control system in order to maintain distance to a vehicle ahead when driving behind the wheel. a slow vehicle, for example on a steep slope.
Conseqüentemente, foi sugerido no pedido de patente 10 internacional número WO 2007/078230, desengatar o dispositivo ACC no caso em que a temperatura dos freios excede um limiar de pré-ajuste. Mas, que também significa que o motorista necessita ser informado que o dispositivo ACC está desativado e este motorista deve tomar (assumir) o 15 controle imediatamente, o que reduz o conforto de direção e que não é desejado pelo motorista.Accordingly, it has been suggested in International Patent Application No. WO 2007/078230 to disengage the ACC device in the event that the brake temperature exceeds a preset threshold. But that also means that the driver needs to be informed that the ACC device is disabled and that driver must take control immediately, which reduces driving comfort and is not desired by the driver.
RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃOSUMMARY OF THIS INVENTION
É conseqüentemente um objetivo da presente invenção o de proporcionar um sistema e um método automatizados para controle e proteção de uma sapata de freio em um veículo, o que reduz o risco de problemas de fadiga térmica prejudiciais das sapatas de freio.It is therefore an object of the present invention to provide an automated system and method for controlling and protecting a brake shoe in a vehicle, which reduces the risk of harmful brake shoe thermal fatigue problems.
Este é um objetivo solucionado por um sistema e por um 25 método para controle e proteção de uma sapata de freio de um veículo em concordância com a reivindicação de patente independente 1 e reivindicação de patente independente 15, respectivamente, posteriormente; e bem como por um dispositivo de controle de cruzeiro compreendendo um tal 3 0 sistema em concordância com reivindicação de patente independente 20 posteriormente, ou desempenho de um tal método também em concordância com reivindicação de patente independente 20 posteriormente.This is an object solved by a system and method for controlling and protecting a brake shoe of a vehicle in accordance with independent patent claim 1 and independent patent claim 15, respectively, subsequently; and as well as by a cruise control device comprising such a system in accordance with independent patent claim 20 later, or performance of such a method also in accordance with independent patent claim 20 later.
A presente invenção é fundamentada sobre a idéia geral de que uma sapata de freio é o mais bem protegida se aplicações freqüentes ou de longa duração de uma sapata de freio são minimizadas. Em razão disso, o sistema compreende uma unidade de controle que limita a usabilidade da sapata 5 de freio para um tempo de aplicação total pré-determinado da sapata de freio dentro de um intervalo de tempo pré- determinado .The present invention is based on the general idea that a brake shoe is best protected if frequent or long-term applications of a brake shoe are minimized. Accordingly, the system comprises a control unit that limits the usability of the brake shoe 5 to a predetermined total application time of the brake shoe within a predetermined time interval.
0 tempo de aplicação total da sapata de freio pode ser adicionado a partir de diversos curtos tempos de aplicação 10 da sapata de freio durante o intervalo de tempo pré- determinado. Isto significa que, por exemplo, se o tempo de aplicação total da sapata de freio é pré-determinado para 12 segundos dentro de um intervalo de tempo de 60 segundos, a sapata de freio pode ser aplicada 3 vezes por 4 segundos 15 durante o intervalo de tempo de 60 segundos. Isto assegura que a sapata de freio não é sobre-utilizada e fadiga e dano devidos para a excessiva utilização da sapata de freio são minimizados.The total brake shoe application time can be added from several short brake shoe application times 10 over the predetermined time interval. This means that, for example, if the total application time of the brake shoe is predetermined to 12 seconds within a 60 second time interval, the brake shoe may be applied 3 times for 4 seconds 15 during the interval. 60 second time. This ensures that the brake shoe is not overused and fatigue and damage due to excessive use of the brake shoe is minimized.
A aplicação das sapatas de freio é preferivelmente 20 iniciada se/quando o veículo alcança uma distância mínima para um veículo se deslocando à frente ou excede uma velocidade máxima. A distância mínima e a velocidade máxima podem vantajosamente ser detectadas por um dispositivo de controle de cruzeiro adaptativo, em que a distância mínima 25 é definida como a distância que o veículo pelo menos necessita para não colidir com um veículo à frente, se o veículo à frente subitamente para ou desacelera significativamente. A velocidade máxima é a velocidade a mais alta em que o veículo pode se deslocar na estrada com 30 segurança. Tanto a distância mínima e quanto a velocidade máxima são dependentes das condições de ambiente, tais como inclinação de estrada, condições de estrada, condições climáticas e/ou condições características de veículo, tais como velocidade de veículo, peso de veículo, capacidade de carga, força de frenagem e/ou condições interveículo (entre veículos), tal como velocidade interveículo (entre veículos).Application of the brake shoes is preferably initiated if / when the vehicle reaches a minimum distance for a vehicle moving ahead or exceeds a maximum speed. The minimum distance and maximum speed can advantageously be detected by an adaptive cruise control device, where the minimum distance 25 is defined as the distance the vehicle at least needs to avoid colliding with a vehicle ahead if the vehicle to forward suddenly stops or slows down significantly. Top speed is the highest speed the vehicle can safely travel on the road. Both the minimum distance and maximum speed are dependent on environmental conditions such as road slope, road conditions, weather conditions and / or characteristic vehicle conditions such as vehicle speed, vehicle weight, load capacity, braking force and / or intervehicle conditions (between vehicles), such as intervehicle velocity (between vehicles).
Por outro lado, o tempo entre as aplicações das 5 sapatas de freio não é determinado. Por conseqüência, a sapata de freio pode ser aplicada, por exemplo, por 3 segundos, liberada por 15 segundos, re-aplicada por 5 segundos, liberada por 12 segundos, re-aplicada por 2 segundos, liberada por 20 segundos e então re-aplicada por 10 2 segundos, e ainda assim facilmente preenche a condição do tempo de aplicação total máximo de 12 segundos dentro do intervalo de tempo pré-determinado de 60 segundos.On the other hand, the time between applications of the 5 brake shoes is not determined. Consequently, the brake shoe may be applied, for example, for 3 seconds, released for 15 seconds, re-applied for 5 seconds, released for 12 seconds, re-applied for 2 seconds, released for 20 seconds, and then re-applied. applied for 10 2 seconds, yet easily fulfills the condition of the maximum total application time of 12 seconds within the predetermined time interval of 60 seconds.
Em uma concretização adicional preferida da presente invenção, o intervalo de tempo de liberação depende de se o 15 veículo alcança a distância mínima para o veículo à frente ou excede a velocidade máxima, novamente. Isto significa que, por exemplo, se o veículo está rodando descendo uma estrada inclinada, as sapatas de freio são aplicadas por alguns segundos até que a distância para o veículo á frente 20 venha a ser significativamente grande e então as sapatas de freio são liberadas e o veículo é possibilitado de vir a "rolar" para a distância mínima e/ou para a velocidade máxima novamente.In a further preferred embodiment of the present invention, the release time interval depends on whether the vehicle reaches the minimum distance to the vehicle ahead or exceeds the maximum speed again. This means that, for example, if the vehicle is driving down a sloping road, the brake shoes are applied for a few seconds until the distance to the vehicle ahead 20 becomes significantly greater and then the brake shoes are released and the vehicle is able to "roll" to the minimum distance and / or the maximum speed again.
Preferivelmente, durante a aplicação das sapatas de 25 freio, a força de frenagem requerida e, por conseqüência, o tempo de aplicação e a resistência da sapata de freio são calculados de maneira a possibilitar que o veículo venha a rodar por uma pluralidade de segundos sem re-aplicação das sapatas de freio antes que a distância mínima e/ou uma 30 velocidade máxima venham a ser re-alcançadas. Este cálculo da força de frenagem requerida leva também em consideração condições de ambiente, tais como, inclinação de estrada, condições de estrada, condições climáticas, e/ou condições características de veículo, tais como velocidade de veículo, peso de veículo, capacidade de carga, força de frenagem e/ou condições interveículo, tal como velocidade interveículo.Preferably, during the application of the brake shoes, the required braking force and, consequently, the application time and the resistance of the brake shoe are calculated to enable the vehicle to rotate for a plurality of seconds without Re-apply the brake shoes before the minimum distance and / or a maximum speed is reached. This calculation of the required braking force also takes into account environmental conditions such as road inclination, road conditions, weather conditions and / or characteristic vehicle conditions such as vehicle speed, vehicle weight, load capacity. , braking force and / or intervehicle conditions, such as intervehicle velocity.
0 tempo de aplicação total das sapatas de freio e o intervalo de tempo pré-determinado são preferivelmente pré- ajustados por um manufaturador do veículo ou manufaturador dos freios e pode ser otimizado para o veículo e capacidade de carga permissível do veículo.The total application time of the brake shoes and the predetermined time interval are preferably preset by a vehicle manufacturer or brake manufacturer and can be optimized for vehicle and permissible vehicle load capacity.
Em uma outra concretização preferida da presente 10 invenção, o tempo de aplicação total máximo e o intervalo de tempo são pré-determinados de cada vez que o veículo começa a tracionar ou é ativado. Mas, é também possível que o motorista em si mesmo pode iniciar a determinação de tempo de aplicação total e intervalo de tempo. Isto possui 15 a vantagem de que o tempo de aplicação total pode ser adaptado para a condição de veículo corrente (atual), por exemplo, tracionando com ou sem carga, por intermédio do que as sapatas de freio podem ser adicionalmente protegidas.In another preferred embodiment of the present invention, the maximum total application time and time interval are predetermined each time the vehicle starts to drive or is activated. But, it is also possible that the driver himself can start determining the total application time and time interval. This has the advantage that the total application time can be adapted to the current (current) vehicle condition, for example by driving with or without load, whereby the brake shoes can be additionally protected.
Em uma concretização adicional preferida da presenteIn a further preferred embodiment of the present
invenção, o veículo adicionalmente compreende pelo menos um dispositivo de freio auxiliar que pode ser aplicado através de todo o processo de desaceleração.invention, the vehicle additionally comprises at least one auxiliary brake device which may be applied throughout the deceleration process.
Adicionalmente, o veículo preferivelmente compreende 25 um dispositivo de controle de cruzeiro adaptativo possuindo uma unidade de detecção de distância para detecção de uma distância para um veículo à frente e/ou uma unidade de limitação de velocidade para limitação da velocidade máxima de um veículo. No caso em que uma distância pré-determinada 3 0 para o veículo à frente venha a ser detectada ou em que o veículo venha a exceder a velocidade máxima, os freios auxiliares e/ou as sapatas de freio são aplicados/as de maneira a desacelerar o veículo.Additionally, the vehicle preferably comprises an adaptive cruise control device having a distance sensing unit for detecting a distance for a vehicle ahead and / or a speed limitation unit for limiting the maximum speed of a vehicle. In the event that a predetermined distance 30 to the vehicle ahead is detected or where the vehicle exceeds the maximum speed, the auxiliary brakes and / or brake shoes are applied to slow down. the vehicle.
No caso em que o veículo à frente estiver muito vagaroso ou em que o veículo se desloca descendo uma estrada inclinada, é possível que a força de frenagem aplicada pelos freios auxiliares não seja suficiente para a desaceleração requerida. Então, o sistema pode adicionalmente aplicar as sapatas de freio para provisão de uma suficiente força de frenagem.In the event that the vehicle ahead is too slow or the vehicle is traveling down a sloping road, the braking force applied by the auxiliary brakes may not be sufficient for the required deceleration. Then the system can additionally apply the brake shoes to provide sufficient braking force.
Adicionalmente, um dispositivo de controle de cruzeiro compreendendo uma concretização preferida do sistema da presente invenção ou sendo adaptado para desempenhar uma concretização do método da presente invenção é preferido.Additionally, a cruise control device comprising a preferred embodiment of the system of the present invention or being adapted to perform an embodiment of the method of the present invention is preferred.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃOBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS OF THE INVENTION
A seguir, a presente invenção irá agora ser descrita em maiores detalhes com referência para os Desenhos das Figuras acompanhantes. As concretizações ilustradas dos Desenhos das Figuras são exemplificativas unicamente e não são intencionadas para restringir o escopo da presente invenção para as mesmas. 0 escopo da presente invenção é definido pelas reivindicações de patente posteriormente.In the following, the present invention will now be described in greater detail with reference to the accompanying Figure Drawings. The illustrated embodiments of the Drawings of the Figures are exemplary only and are not intended to restrict the scope of the present invention to them. The scope of the present invention is further defined by the patent claims.
Os Desenhos das Figuras mostram:The Drawings of the Figures show:
Figura 1: é uma vista de topo esquemática de um veículo compreendendo um sistema em concordância com uma concretização da presente invenção;Figure 1 is a schematic top view of a vehicle comprising a system in accordance with an embodiment of the present invention;
Figura 2: é uma ilustração de um cenário de seguimento em descida;Figure 2: is an illustration of a descent following scenario;
Figuras 3A - 3C: é uma ilustração adicional do cenário de seguimento em descida;Figures 3A - 3C: is an additional illustration of the descent following scenario;
Figuras 4A - 4C: é uma comparação esquemática comparando entre uma estratégia de frenagem padrão (standard) e uma concretização da estratégia de frenagem da presente invenção;Figures 4A - 4C: is a schematic comparison comparing a standard braking strategy and an embodiment of the braking strategy of the present invention;
Figura 5: é um diagrama do fator de duração de frenagem (BD) como uma função de tempo (t); Figura 6: é uma simulação de um comportamento de diferente parâmetro de veículo quando utilizando uma concretização preferida do método da presente invenção;Figure 5 is a diagram of the braking duration factor (BD) as a function of time (t); Figure 6 is a simulation of a different vehicle parameter behavior when using a preferred embodiment of the method of the present invention;
Figura 7: é um diagrama de uma aceleração como umaFigure 7: is a diagram of an acceleration as a
função de peso de veículo e inclinação de descida; evehicle weight and descent slope function; and
Figura 8: é um arquivo de Iog de um teste desempenhado com um caminhão compreendendo uma concretização preferida do sistema daFigure 8 is a Yog file of a test performed with a truck comprising a preferred embodiment of the truck system.
presente invenção.present invention.
As Figuras são somente representações esquemáticas e a presente invenção não está limitada para as concretizações nelas representadas.The Figures are only schematic representations and the present invention is not limited to the embodiments depicted therein.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THIS INVENTION
A Figura 1 mostra um veículo (10) compreendendo um sistema (12) para controle das sapatas de freio (14) do 20 veículo (10). Uma montagem de freio a disco ou a tambor constituindo uma sapata de freio (14) é montada (fixada) sobre cada extremidade de cada eixo de rodas do veículo (10) . Quando o motorista do veículo (10) pressiona o pedal de freio de pé (18), a sapata de freio (14) produz a força 25 de frenagem necessária para trazer o veículo para uma parada através das rodas (16). O sistema (12) compreende um dispositivo ACC (20) que detecta a velocidade e a distância de quaisquer usuários da estrada á frente do veículo (10) e automaticamente ajusta a velocidade do veículo para manter 30 uma distância de seguimento segura. O dispositivo ACC (20) utiliza um ou mais dispositivos de freio auxiliar e a sapata de freio do veículo para manter a velocidade desejada e para manter a distância desejada para um veículo à frente do veículo. 0 sistema (12) distribui a força de frenagem desejada pelo dispositivo ACC para os dispositivos de freio auxiliar e para as montagens de freio a disco ou a tambor da sapata de freio (14). Esta combinação (mistura) de força de frenagem para os dispositivos de freio auxiliar 5 e para a sapata de freio é bem conhecida para a pessoa especializada no estado da técnica e não é descrita em detalhes. 0 veículo pode ser um veículo único ou uma combinação de veículo, por exemplo, uma combinação de trator/trailer. 0 veículo é preferivelmente um veículo 10 pesado, tal como um caminhão, ônibus ou um veículo de construção.Figure 1 shows a vehicle (10) comprising a system (12) for controlling the brake shoes (14) of the vehicle (10). A disc or drum brake assembly constituting a brake shoe (14) is mounted (fixed) on each end of each vehicle wheel axle (10). When the vehicle driver (10) depresses the foot brake pedal (18), the brake shoe (14) produces the braking force 25 necessary to bring the vehicle to a stop via the wheels (16). The system (12) comprises an ACC device (20) which detects the speed and distance of any road users ahead of the vehicle (10) and automatically adjusts the vehicle speed to maintain a safe tracking distance. The ACC device 20 utilizes one or more auxiliary brake devices and the vehicle brake shoe to maintain the desired speed and to maintain the desired distance for a vehicle ahead of the vehicle. The system (12) distributes the desired braking force by the ACC device to the auxiliary brake devices and to the brake shoe or disc brake assemblies (14). This combination of braking force for the auxiliary brake devices 5 and the brake shoe is well known to the person skilled in the art and is not described in detail. The vehicle may be a single vehicle or a vehicle combination, for example a tractor / trailer combination. The vehicle is preferably a heavy vehicle 10, such as a truck, bus or construction vehicle.
As Figuras 2 e 3A até 3C ilustram um cenário de seguimento em descida com capacidade de frenagem ineficiente de freios auxiliares, que é a aplicação típica para a presente invenção.Figures 2 and 3A through 3C illustrate a downward tracking scenario with inefficient brake assist braking capability, which is the typical application for the present invention.
A Figura 2 mostra um veículo (10) (veículo ego) que está exatamente em torno de seguir um veículo (24) (veículo alvo) descendo em uma longa descendente (longo trecho em descida) , em que o veículo ego (10) é mais pesado do que o 20 veículo alvo (24), por exemplo, devido à capacidade de carga, o que resulta em uma força de inclinação de descida mais alta. 0 veículo (10) é equipado com um dispositivo ACC (20) compreendendo uma concretização preferida do sistema da presente invenção (12) e um radar instalado atrás da 25 grade do veículo (10) para detectar a velocidade e a distância do outro veículo (24). 0 dispositivo ACC (20) é disposto para manter o veículo (10) se deslocando em uma velocidade pré-ajustada quando nenhum veículo está à frente do veículo (10), e para manter o veículo (10) em uma 30 distância desejada (d) atrás de um veículo quando existe um veículo à frente do veículo (10). Na medida em que o veículo (10) é mais pesado do que o veículo (24), a força de freio requerida é mais alta para o veículo (10) do que para o veículo (24). Conseqüentemente, as forças de frenagem dos freios auxiliares não são suficientes para manter uma distância constante para o veículo à frente.Figure 2 shows a vehicle (10) (ego vehicle) that is exactly around following a vehicle (24) (target vehicle) descending a long downhill (long downhill stretch), wherein the ego vehicle (10) is heavier than the target vehicle (24), for example, due to the load capacity, which results in a higher downward tilt force. The vehicle (10) is equipped with an ACC device (20) comprising a preferred embodiment of the system of the present invention (12) and a radar mounted behind the vehicle grid (10) for detecting the speed and distance of the other vehicle ( 24). The ACC device (20) is arranged to keep the vehicle (10) moving at a preset speed when no vehicle is ahead of the vehicle (10), and to keep the vehicle (10) at a desired distance (d ) behind a vehicle when there is a vehicle in front of the vehicle (10). To the extent that vehicle (10) is heavier than vehicle (24), the required brake force is higher for vehicle (10) than for vehicle (24). Consequently, the braking forces of the auxiliary brakes are not sufficient to maintain a constant distance to the vehicle ahead.
Quanto mais cedo o veículo (10) fica excessivamente próximo para o veículo alvo (24) , o dispositivo ACC (20) envia um sinal para o sistema (12) para desacelerar o veículo (10) que por sua vez aplica as sapatas de freio (14) de veículo (10) de maneira a manter a distância desejada (d) entre os veículos (10) e (24). As sapatas de freio (14) são aplicadas na medida em que o freio auxiliar sozinho não pode manter a distância desejada (d) . A distância entre os veículos (10) e (24) pode ser definida como uma brecha de tempo em segundos ou como uma distância em metros.As soon as the vehicle (10) gets too close to the target vehicle (24), the ACC device (20) sends a signal to the system (12) to slow down the vehicle (10) which in turn applies the brake shoes. (14) vehicle (10) so as to maintain the desired distance (d) between vehicles (10) and (24). The brake shoes (14) are applied to the extent that the auxiliary brake alone cannot maintain the desired distance (d). The distance between vehicles 10 and 24 may be defined as a time gap in seconds or as a distance in meters.
A frenagem e manutenção de distância problemática são ilustradas nas Figuras 3A até 3C. Como mostrado na Figura 3A, o veículo ego (10) possuindo pelo menos um dispositivo de freio auxiliar e pelo menos uma sapata de freio se aproxima do veículo à frente (24) (= veículo alvo), por intermédio do que o veículo ego (10) possui uma velocidade mais alta do que o veículo alvo (24) (Vego > Valvo). Em adição, é assumido que o veículo ego (10) e o veículo alvo (24) estão se deslocando em descida possuindo uma aceleração (aego) e (aalvo) devido para a inclinação da estrada, por intermédio do que uma capacidade de freio auxiliar insuficiente adiciona para a aceleração (a&go) do veículo ego (10).Troublesome braking and distance maintenance are illustrated in Figures 3A through 3C. As shown in Figure 3A, the ego vehicle (10) having at least one auxiliary brake device and at least one brake shoe approaches the vehicle ahead (24) (= target vehicle), whereby the ego vehicle ( 10) has a higher speed than the target vehicle (24) (Vego> Valvo). In addition, it is assumed that the ego vehicle 10 and the target vehicle 24 are moving downhill having an acceleration (aego) and a (target) due to the inclination of the road, whereby an auxiliary brake capability Insufficient adds to the acceleration (a & go) of the ego vehicle (10).
Em uma determinada distância (dl), derivada a partir da velocidade interveículo (vrel) e uma distância mínima crítica (dcrítica) que não tem que ser de sub-rodagem (under- run) [ (dcrítica) define a distância mínima absoluta que o veículo ego tem que manter de maneira a não colidir com o veículo à frente] e/ou que o motorista seleciona, sapatas de freio são aplicadas com desaceleração: & freio £(&ega—inclinação (dl)) + £ ( Vre^f d) íAt a given distance (dl), derived from the intervehicle velocity (vrel) and a critical minimum distance (critical) that does not have to be under-run [(critical) defines the absolute minimum distance that the vehicle ego must be maintained so as not to collide with the vehicle ahead] and / or the driver selects, brake shoes are applied with deceleration: & brake £ (& ega — tilt (dl)) + £ (Vre ^ fd) í
em que [a.ego^incUnação (dl) J é a aceleração do veículo ego (10) antes da distância (dl), (vrel) é a velocidade relativa interveículo: [vrei = Vaivo ~ Vegolr e (d) é a distância entre o veículo ego (10) e o veículo alvo (24).where [a.ego ^ incunation (dl) J is the acceleration of vehicle ego (10) before distance (dl), (vrel) is the relative velocity of the intervehicle: [vrei = Vaivo ~ Vegolr and (d) is the distance between the ego vehicle (10) and the target vehicle (24).
A distância (dl) não é constante, mas é uma função de (Vrel), na medida em que no caso o veículo ego (10) é muito mais rápido do que o veículo alvo (24), uma reação mais antecipada é necessitada como para um veículo ego vagaroso (10) .The distance (dl) is not constant, but it is a function of (Vrel), as in this case the ego vehicle (10) is much faster than the target vehicle (24), a more early reaction is needed as for a leisurely ego vehicle (10).
O tempo necessitado para que o veículo ego (10) venha a desacelerar para a mesma velocidade como o veículo alvo (24) é (t12). Durante este tempo, a distância entre o veículo alvo (24) e o veículo ego (10) deve adicionalmente ser diminuída para (d2), ver a Figura 3B. É, conseqüentemente, necessário que a determinação de distância (dl) leve em consideração que o veículo ego (10) está ainda se aproximando do veículo alvo (24) para um tempo (t 12). A distância (d2) deveria ser igual ou maior para uma distância mínima absoluta (dcrítica), o veículo ego deveria manter para o veículo alvo (24).The time required for the ego vehicle 10 to decelerate to the same speed as the target vehicle 24 is (t12). During this time, the distance between the target vehicle 24 and the ego vehicle 10 must further be decreased to (d2), see Figure 3B. It is therefore necessary for the distance determination (dl) to take into account that the ego vehicle (10) is still approaching the target vehicle (24) for a time (t 12). The distance (d2) should be equal to or greater for an absolute minimum (critical) distance, the ego vehicle should maintain for the target vehicle (24).
Como mostrado na Figura 3C, a desaceleração é mantida em (cífreio) até que a distância entre o veículo ego (10) e o veículo alvo (24) venha a ser (d3). Lá os freios são liberados e o veículo ego (10) re-acelera com grosseiramente (âego-indinação), assumindo que condições de ambiente não mudam muito. A distância que o veículo ego (10) pode rolar até que este venha a alcançar uma distância ( dmínima ) para o veículo alvo (24), onde os freios necessitam ser aplicados novamente, é (d3 - . Observe-se que aAs shown in Figure 3C, the deceleration is maintained at (cipher) until the distance between the ego vehicle (10) and the target vehicle (24) becomes (d3). There the brakes are released and the ego vehicle (10) coarsely accelerates (ego-induction), assuming that ambient conditions do not change much. The distance that ego vehicle 10 can roll until it reaches a (minimum) distance to target vehicle 24 where the brakes need to be applied again is (d3).
distância fdm/n,n,a J é somente idêntica para (dl), se grosseiramente a mesma velocidade relativa (vrel) é determinada. No caso em que o veículo alvo (24) acelera ou desacelera ou as condições de ambiente mudam, difere a partir de (dl).distance fdm / n, n, J is only identical to (dl), if roughly the same relative velocity (vrel) is determined. In the event that the target vehicle 24 accelerates or decelerates or the ambient conditions change, it differs from (dl).
As acelerações (aego) do veículo ego (10) sãoThe accelerations (aego) of the ego vehicle (10) are
diretamente acopladas para como as sapatas de freio e freios auxiliares deveriam ser aplicadas/os de maneira a evitar fadiga das sapatas de freio. No sistema da presente invenção, fadiga é definida como função de tempo de 10 aplicação de sapatas de freio. Para evitar fadiga, o sistema adiciona os tempos de aplicação das sapatas de freio e limita a usabilidade das sapatas de freio para um tempo de aplicação pré-determinado durante um intervalo de tempo pré-determinado.directly coupled to how brake shoes and auxiliary brakes should be applied to prevent brake shoe fatigue. In the system of the present invention, fatigue is defined as a function of time of applying brake shoes. To avoid fatigue, the system adds brake shoe application times and limits brake shoe usability to a predetermined application time over a predetermined time interval.
Foi descoberto pelos inventores por testagem empíricaIt was discovered by the inventors by empirical testing.
que fadiga pode ser muito bem evitada, se o tempo de aplicação total pré-determinado está na faixa de 10 segundos até 20 segundos durante um intervalo de tempo pré- determinando na faixa entre 40 segundos e 60 segundos. No 20 seguimento, o tempo de aplicação total pré-determinado é ajustado para 15 segundos e o intervalo de tempo é pré- determinado para 50 segundos.Fatigue can be very well avoided if the predetermined total application time is in the range of 10 seconds to 20 seconds over a predetermined time interval in the range of 40 seconds to 60 seconds. At follow-up, the predetermined total application time is set to 15 seconds and the time interval is predetermined to 50 seconds.
A abordagem para indiretamente controlar a fadiga das sapatas de freio por aplicação das sapatas de freio intermitentemente por um curto tempo, também significa que a distância (d) deveria ser possibilitada para diminuir para a distância mínima antes que as sapatas deThe approach to indirectly controlling brake shoe fatigue by intermittently applying brake shoes for a short time also means that the distance (d) should be made possible to decrease to the minimum distance before the brake shoes
freio venham a ser aplicadas. Em outras palavras, o veículo ego (10) não mantém uma distância pré-determinada (dajugte) para o veículo alvo (24) como descrito no estado da técnica, mas a distância (d) é possibilitada de vir a variar em torno de uma distância (dajUBte) ·brake may be applied. In other words, the ego vehicle (10) does not maintain a predetermined distance (dajugte) to the target vehicle (24) as described in the prior art, but the distance (d) is possible to vary around a given range. distance (dajUBte) ·
A variação em torno da distância determinada (dajuete), é criada por controle da força de frenagem de veículos seguindo, isto é, por permutação entre utilização de freios auxiliares e freios auxiliares e/ou sapatas de freio. Em situações onde os freios auxiliares são saturados devido para o fato de tração em descida, as sapatas de freio são brevemente aplicadas (preferivelmente na faixa de 3 segundos até 5 segundos) de maneira a aumentar a distância corrente (d) para um veículo à frente.The variation around the determined distance (dajuete) is created by controlling the braking force of vehicles following, that is, by switching between use of auxiliary brakes and auxiliary brakes and / or brake shoes. In situations where the auxiliary brakes are saturated due to the downhill pull, the brake shoes are briefly applied (preferably within the range of 3 seconds to 5 seconds) to increase the current distance (d) for a vehicle ahead. .
As sapatas de freio são aplicadas no último instante quando a distância corrente (d) é igual para uma distância mínima critica fd™,. A distância mínima () é a distância a mais curta possibilitada entre o veículo ego (10) e o veículo alvo (24) e esta distância varia com a velocidade relativa interveículo (vrel), a severidade da inclinação de estrada, condição de carregamento, e desempenho de freio auxiliar. Os diferentes valores de distância preenchem a seguinte relação:Brake shoes are applied at the last moment when the current distance (d) is equal to a critical minimum distance fd ™. The minimum distance () is the shortest possible distance between the ego vehicle (10) and the target vehicle (24) and this distance varies with the relative intervehicle velocity (vrel), the severity of road inclination, loading condition, and auxiliary brake performance. The different distance values fulfill the following relationship:
(dmínima) — (d) ^ (dajUS£g) .(minimum) - (d) ^ (dajUS £ g).
A Figura 4 mostra a estratégia de frenagem da presente invenção em comparação com a estratégia de frenagem em concordância com o estado da técnica, em que o estado da técnica é mostrado na Figura 4A e a estratégia da presente invenção é ilustrada na Figura 4B.Figure 4 shows the braking strategy of the present invention compared to the state-of-the-art braking strategy, where the state of the art is shown in Figure 4A and the strategy of the present invention is illustrated in Figure 4B.
A Figura 4A mostra o veículo alvo (24) e o veículo ego (10). Em uma determinada distância (dajU8te), ajuste pelo motorista ou pelo sistema ACC1 o veículo ego (10) aplica as sapatas de freio em adição para os freios auxiliares (FB + AB) de maneira a reduzir a distância (d) para o veículo alvo à frente (24) . Na medida em que a distância para o veículo à frente e a distância para um ponto de alerta de frenagem (26) seja um tanto longa, as sapatas de freio são somente ligeiramente aplicadas resultando em uma força de frenagem relativamente pequena e em um aumento relativamente pequeno em distância. Conseqüentemente, depois de um curto período de tempo, o veículo ego (10) re- alcançou a distância (dajUste) e as sapatas de freio foram re-aplicadas, o que pode resultar em uma sobre-utilização das sapatas de freio provocando fadiga.Figure 4A shows the target vehicle (24) and the ego vehicle (10). At a certain distance (dajU8te), adjusted by the driver or the ACC1 system, the ego vehicle (10) applies the brake shoes in addition to the auxiliary brakes (FB + AB) to reduce the distance (d) to the target vehicle. at the front (24). As the distance to the vehicle ahead and the distance to a braking alert point (26) is rather long, the brake shoes are only slightly applied resulting in a relatively small braking force and a relatively increased small in distance. Consequently, after a short period of time, the ego vehicle (10) has reached the distance (dajUste) and the brake shoes have been re-applied, which may result in overuse of the brake shoes causing fatigue.
A distância (ãajuste) pode ser ajustada pelo motorista por intermédio de uma HMI (human machine interface interface homem máquina) , particularmente um interruptor, botão ou menu. É também possível que o sistema venha armazenando um valor de ajuste previamente (dajuste) ou até mesmo que o sistema venha monitorando o comportamento do motorista e venha sugerindo valores (dajuste) dependendo de situações de tração e correspondentemente valores de ajuste (dajuste) já experimentadas/os .The distance (adjustment) can be adjusted by the driver through a human machine interface (HMI), particularly a switch, button or menu. It is also possible that the system has been storing a preset value (even setting) or even that the system has been monitoring the driver's behavior and suggesting values (setting) depending on traction situations and correspondingly adjusted (setting) values already experienced. / os.
Na medida em que, em concordância com a presente invenção, a utilização das sapatas de freio seja limitada para um tempo de aplicação total pré-determinado durante um intervalo de tempo pré-determinado, é vantajosamente também utilizar uma nova e inventiva estratégia de frenagem. Ao invés de aplicação das sapatas de freio na determinada distância (dajuste), o veículo ego (10) é possibilitado de vir a rolar para o veículo alvo (24) até uma distância mínima (d»,-,,·»,) . Não até que a distância mínima ^djiunima) para o veículo alvo (24) venha a ser alcançada, as sapatas de freio são aplicadas com força de frenagem razoável por diversos segundos (preferivelmente de 3 segundos até 5 segundos) , por intermédio do que a distância para (d) para o veículo alvo (24) é significativamente aumentada. Em um ponto de retorno (volta) (28), bem antes do ponto de alerta de frenagem (26), a aceleração retorna (volta) para uma desaceleração de maneira que a distância para o veículo à frente começa a aumentar. Preferivelmente, o aumento em distância (d) é tão grande que as sapatas de freio não necessitam ser aplicadas por um tempo um tanto longo (por exemplo, de mais do que 10 segundos) e, conseqüentemente, têm capacidade de se refrigerarem. Por intermédio disso, fadiga térmica é reduzida e o tempo de vida útil das sapatas de freio é aumentado.To the extent that, in accordance with the present invention, the use of brake shoes is limited to a predetermined total application time over a predetermined time interval, it is advantageously also to use a new and inventive braking strategy. Instead of applying the brake shoes at a given distance (adjustment), the ego vehicle (10) is allowed to roll to the target vehicle (24) to a minimum distance (d ', - ,, ·',). Not until the minimum distance (djiunima) to the target vehicle (24) is reached, the brake shoes are applied with reasonable braking force for several seconds (preferably from 3 seconds to 5 seconds), whereby the The distance to (d) from the target vehicle (24) is significantly increased. At a return point (lap) (28), well before the braking alert point (26), acceleration returns (lap) to a deceleration so that the distance to the vehicle ahead begins to increase. Preferably, the increase in distance (d) is so large that the brake shoes do not need to be applied for a rather long time (for example more than 10 seconds) and therefore have a cooling capacity. Thereby, thermal fatigue is reduced and the service life of the brake shoes is increased.
Para cálculo das distâncias requeridas, tempos de aplicação e tempos de liberação, o sistema da presente invenção preferivelmente utiliza um parâmetro chamado fator de duração de frenagem (BD). É compreendido por uma pessoa especializada no estado da técnica que a seguinte descrição se refere a uma concretização preferida. Qualquer outra possível abordagem para determinação das distâncias, tempos de aplicação, tempos de liberação, força de frenagem, etc., são também incluídos dentro do escopo do presente pedido de patente.For calculating the required distances, application times and release times, the system of the present invention preferably utilizes a parameter called braking duration factor (BD). It is understood by one of ordinary skill in the art that the following description relates to a preferred embodiment. Any other possible approach to determining distances, application times, release times, braking force, etc. are also included within the scope of this patent application.
0 fator de duração de frenagem (BD) que monitora os tempos de aplicação das sapatas de freio utilizadas nesta concretização preferida é definido por:The braking duration factor (BD) that monitors the application times of the brake shoes used in this preferred embodiment is defined by:
f2f2
BD(t) = jdt + BD(t 1)BD (t) = jdt + BD (t 1)
f1f1
(1)(1)
se as sapatas de freio são aplicadas; e t2if brake shoes are applied; and t2
BD(t) = -jadt + BD(U)BD (t) = -jadt + BD (U)
<1<1
(2)(2)
se as sapatas de freio não são aplicadas;if brake shoes are not applied;
em que (a) é uma constante.where (a) is a constant.
A constante (a) é determinada pela divisão do tempo de aplicação total pré-determinado com o intervalo de tempo pré-determinado. Como explanado anteriormente, os inventores descobriram que as sapatas de freio podem ser mais bem protegidas por ajustamento do tempo pré- determinado para 15 segundos e o intervalo de tempo para 50The constant (a) is determined by dividing the predetermined total application time with the predetermined time interval. As explained earlier, the inventors have found that brake shoes can be better protected by adjusting the predetermined time to 15 seconds and the time interval to 50 seconds.
segundos, o que resulta em a = —.seconds, which results in a = -.
5050
0 fator de duração de frenagem (BD) pode também depender de um ou mais dos seguintes parâmetros: velocidade de veículo, pressão de freio, temperatura de disco de freio, temperatura ambiente, tipo de disco de freio, tipo de pastilhas de freio. É também possível ter diferentes fatores de duração de frenagem dependendo destes parâmetros. A constante (a) pode também variar dependendo destes e de outros parâmetros. 0 fator de duração de frenagem (BD) pode ser calculado durante um intervalo de tempo fixo, isto é, o cálculo de fator de duração de frenagem (BD) é feito durante um intervalo de tempo fixado e após isso ajustado para zero antes que o próximo cálculo seja feito. 0 fator de duração de frenagem (BD) pode também ser calculado durante um intervalo de tempo flutuante, isto é, o cálculo de fator de duração de frenagem (BD) é feito continuamente.The braking duration factor (BD) may also depend on one or more of the following parameters: vehicle speed, brake pressure, brake disc temperature, ambient temperature, brake disc type, brake pad type. It is also possible to have different braking duration factors depending on these parameters. The constant (a) may also vary depending on these and other parameters. The braking duration factor (BD) can be calculated over a fixed time interval, ie the braking duration factor (BD) calculation is done over a fixed time interval and thereafter set to zero before the next calculation is done. The braking duration factor (BD) can also be calculated over a fluctuating time interval, ie the braking duration factor (BD) calculation is done continuously.
A Figura 5 mostra um diagrama ilustrando o desenvolvimento e sumarização do fator de duração de frenagem (BD) sobre (ao longo de) tempo (t). As sapatas de freio do veículo não tendo sido utilizadas por um longo tempo, por conseqüência, o fator de duração de frenagem (BD) é zero em tempo (t) = 0. 0 tempo de aplicação total pré-determinado (32) e, conseqüentemente, o limite de fator de duração de frenagem (BD) máximo é ajustado para 15 segundos dentro de um intervalo de tempo (30) de 50 segundos neste exemplo. Quando o fator de duração de frenagem (BD) alcança este limite, a utilização das sapatas de freio é limitada. 0 tempo de aplicação da sapata de freio é indicado pelo sinal de referência (34), em que o tempo de liberação da sapata de freio é indicado pelo sinal de referência (36).Figure 5 shows a diagram illustrating the development and summarization of the braking duration factor (BD) over (over) time (t). The brake shoes of the vehicle have not been used for a long time, therefore the braking duration factor (BD) is zero in time (t) = 0. 0 predetermined total application time (32) and, therefore, the maximum braking duration factor (BD) limit is set to 15 seconds within a time interval (30) of 50 seconds in this example. When the brake duration factor (BD) reaches this limit, the use of brake shoes is limited. The application time of the brake shoe is indicated by the reference signal (34), where the release time of the brake shoe is indicated by the reference signal (36).
Como pode ser observado na Figura 5, em tempo (t) = 5, o veículo freia por 5 segundos. Ajustado para as equações anteriormente, isto resulta em um fator de duração de frenagem (BD) de 5 em tempo (t) = 10 pela utilização da equação (1), na medida em que o veículo está freiando:As can be seen in Figure 5, at time (t) = 5, the vehicle brakes for 5 seconds. Adjusted for the above equations, this results in a braking duration factor (BD) of 5 in time (t) = 10 by using equation (1) as the vehicle is braking:
1010
1515
1010
SD(f = 10) = jdt + BD(t = 5) = 5 + 0 = 5SD (f = 10) = jdt + BD (t = 5) = 5 + 0 = 5
Após isso, os freios não são engatados por 3 segundos. Isto resulta em um fator de duração de frenagem (BD) de 4,1; pela utilização da equação (2), na medida em que o veículo não está freiando. A constante (a) é aqui 15/50.After that, the brakes are not engaged for 3 seconds. This results in a braking duration factor (BD) of 4.1; using equation (2) as the vehicle is not braking. The constant (a) is here 15/50.
BD(t = 13) = - J— df + BD(t = 10) = -—* 3 + 5 = 4.1 ■iq 50 50BD (t = 13) = -J- df + BD (t = 10) = -— * 3 + 5 = 4.1 ■ iq 50 50
Em (t) = 13, os freios são re-aplicados por 10 segundos, resultando em um fator de duração de frenagem (BD) de 14,1 pela utilização da expressão (1).At (t) = 13, the brakes are re-applied for 10 seconds, resulting in a braking duration factor (BD) of 14.1 by using expression (1).
2323
BD(t = 23)= J df + BD(f = 13) = 10 +4.1 = 14.1BD (t = 23) = J df + BD (f = 13) = 10 +4.1 = 14.1
1313
Em (t) =23, os freios são liberados por 7 segundos e após isso re-aplicados por 2 segundos, o que novamente resulta em um fator de duração de frenagem (BD) de 14. 3J? 1 cAt (t) = 23, the brakes are released for 7 seconds and then re-applied for 2 seconds, which again results in a braking duration factor (BD) of 14. 3J? 1 c
BD(t = 30) = - \±?-dt + BD(t = 23) = -— *7 + 14.1 = 12 23 50 50BD (t = 30) = - \ ±? -Dt + BD (t = 23) = -— * 7 + 14.1 = 12 23 50 50
3232
SD(í = 32) = J df + BD(f = 30) = 2 + 12 = 14SD (t = 32) = J df + BD (f = 30) = 2 + 12 = 14
3030
Isto significa que o limite de fator de duração de frenagem (BD) máximo é aproximadamente alcançado e o próximo tempo de liberação deveria ser suficientemente longo de maneira a possuir tempo suficiente para que as sapatas de freio viessem a se refrigerar. Isto por sua vez significa que a distância para o veículo à frente ou a desaceleração do veículo ego conseguida depois da última frenagem tem que ser grande para que as sapatas de freio possam novamente ser liberadas por tempo suficiente para permitir que as mesmas venham a se refrigerar.This means that the maximum braking time factor (BD) limit is approximately reached and the next release time should be long enough to have sufficient time for the brake shoes to cool. This in turn means that the distance to the vehicle ahead or the vehicle deceleration achieved after the last braking must be large so that the brake shoes can again be released long enough to allow them to cool down. .
Conseqüentemente, a distância (d) que tem que ser conseguida pela ativação de sapatas de freio para possibilitar que as sapatas de freio venham a se refrigerar e preencher a condição do ajuste de tempo de aplicação total durante um intervalo de tempo pré-determinado tendo que ser cuidadosamente calculado e, nesta concretização, é fundamentado em uma adição estimada, de um ciclo (as sapatas de freio são aplicadas, liberadas e re-aplicadas) para o fator de duração de frenagem BD(t), simbolizado (ABDgstimado) / que é definido por:Therefore, the distance (d) that must be achieved by activating brake shoes to enable the brake shoes to cool and fulfill the condition of full application time setting over a predetermined time interval having to carefully calculated and, in this embodiment, is based on an estimated addition of a cycle (brake shoes are applied, released and re-applied) to the braking duration factor BD (t), symbolized (ABDgestimated) / which is defined by:
1515
ABDgstimado — t — TroIagamABDgstimado - t - TroIagam
Uma "simulação avançada" tem que (neste caso, uma solução analítica), conseqüentemente, ser feita em cada amostra para calcular uma estimativa do "tempo de rolagem" (Troiagem), isto é, o tempo deveria tomar o veículo seguindo para re-alcançar (dmínima) uma vez que as sapatas de freio são liberadas. 0 tempo de rolagem, ou tempo restante de sapatas de freio, é calculado pelas seguintes equações (estimativa é desempenhada durante uma ativação de sapata 5 de freio) , em que é adicionalmente assumido que a velocidade do veículo à frente (ValvoJ é constante e que a força de frenagem a partir dos freios auxiliares e das forças de resistência, tais como, por exemplo, inclinação de estrada, ar, rolagem, etc, são todas constantes:An "advanced simulation" has to (in this case, an analytical solution), therefore, be made on each sample to calculate an estimate of the "rolling time" (Trojan), that is, the time should take the vehicle to follow. reach (minimum) once the brake shoes are released. The rollover time, or brake shoe remaining time, is calculated by the following equations (estimate is performed during a brake shoe activation 5), in which it is further assumed that the vehicle speed ahead (ValvoJ is constant and that The braking force from the auxiliary brakes and the resistive forces, such as, for example, road slope, air, roll, etc., are all constant:
1010
Vegoaa(t) — Vego(tFBapl) + 3ego(tFBapl) * t , eitl que :Vegoaa (t) - Vego (tFBapl) + 3ego (tFBapl) * t, which:
(t) s [início de aplicação FB = tFBapl, fim de aplicação FB = trareI] ;(t) s [application start FB = tFBapl, application end FB = trareI];
1515
dest(t), é a distância estimada, se as sapatas de freio são liberadas em tempo (t);dest (t) is the estimated distance if the brake shoes are released in time (t);
Vesoest(t), é a velocidade de veículo ego estimada, se as sapatas de freio são liberadas em tempo (t);Vesoest (t) is the estimated ego vehicle speed if the brake shoes are released in time (t);
2020
d(tFBapl) , indica a distância em tempo t = tFbapi;d (tFBapl), indicates the time distance t = tFbapi;
Yaivo (tFBapi) * indica a velocidade de veículo alvo em tempo t = tFbapl ;Yaivo (tFBapi) * indicates the target vehicle speed in time t = tFbapl;
aeffo(tFBaPi)r indica a aceleração de veículo alvo emaeffo (tFBaPi) r indicates the acceleration of target vehicle at
tempo t = tFbapl ΐtime t = tFbapl ΐ
2525
Yego(tFBapi) r indica a velocidade do veículo seguindo em tempo t = tFbapi ;Yego (tFBapi) r indicates the vehicle speed following in time t = tFbapi;
em que t = tFBapi é quando (dmínima) é alcançada e as sapatas de freio têm que ser utilizadas.where t = tFBapi is when (minimum) is reached and the brake shoes must be used.
Por escolha de que dest(t) = d (tFBapi), e assumindoBy choosing which dest (t) = d (tFBapi), and assuming
condições estacionárias (velocidade constante de veículo alvo, inclinação de estrada constante, forças de resistência constantes), o tempo de rolagem, (Trolagem)r pode ser calculado:stationary conditions (constant target vehicle speed, constant road slope, constant resistance forces), the rolling time, (Rollover) r can be calculated:
T-X-JUit- ~ (Ve90(*FBapl ) ~ Valvo (tFBapl) - T(tFBapl) * aego(tFBapl))T-X-JUit- (Ve90 (* FBapl) ~ Valvo (tFBapl) - T (tFBapl) * aego (tFBapl))
aego(tFBapp)aego (tFBapp)
Vego(tFBapl) - Valvo (tFBapl) - T(tFBapl) * aego(tFBapl) ^ o(d(tFBapl) --- T(tFBapx) * Vego(tFBapl) ^ ãego(tFBapl) --- -------:-- ^ 3ego(tFBapl) 5Vego (tFBapl) - Valvo (tFBapl) - T (tFBapl) * aego (tFBapl) ^ o (d (tFBapl) --- T (tFBax) * Vego (tFBapl) ^ ego (tFBapl) --- ---- ---: - ^ 3ego (tFBapl) 5
Isto significa que o incremento para o fator de duração de frenagem (BD), isto é, (ABDest), pode ser calculado.This means that the increment for the braking duration factor (BD), ie (ABDest), can be calculated.
Na medida em que BD(t) e o incremento (ABDest) dependemTo the extent that BD (t) and increment (ABDest) depend on
de uma pluralidade de variáveis, o fator de duração de frenagem (BD) pode ser indiretamente controlado por qualquer valor adequado. Na maior parte das situações, a estratégia para aplicação das sapatas de freio até que o 15 incremento (ABDest) tenha alcançado zero e então liberação das sapatas de freio e possibilitação de uma rolagem com freios auxiliares saturados pode ser desempenhada sem problemas, na medida em que também significa que o fator de duração de frenagem (BD) não irá, nunca, exceder o valor 20 permitido pré-ajustado de 15 segundos.of a plurality of variables, the braking duration factor (BD) can be indirectly controlled by any suitable value. In most situations, the strategy for applying the brake shoes until the 15 increment (ABDest) has reached zero and then releasing the brake shoes and enabling a roll with saturated auxiliary brakes can be performed smoothly as which also means that the braking duration factor (BD) will never exceed the preset allowed value of 15 seconds.
A Figura 6 mostra uma simulação do método anteriormente explanado, em que é assumido que um caminhão possuindo um peso total de 40 toneladas está se deslocando descendo estrada possuindo uma inclinação de 6 % com uma 25 velocidade de 20 m/s. Como pode ser observado na Figura 7, a utilização total dos freios a motor do veículo (= freios auxiliares) irá criar uma aceleração de 0,25 m/s2.Figure 6 shows a simulation of the previously explained method, in which it is assumed that a truck having a total weight of 40 tons is traveling down a 6% incline with a speed of 20 m / s. As can be seen from Figure 7, the total utilization of the vehicle's engine brakes (= auxiliary brakes) will create an acceleration of 0.25 m / s2.
A Figura 7 mostra a aceleração (aego) do veículo ego (10) como função de peso (m) e inclinação de descida (a), em que os pesos (m) para caminhões estão na faixa de tipicamente a partir de 20 toneladas até 60 toneladas. 0 freio a motor de veículo (VEB) ( = freio auxiliar) é totalmente engatado e a posição de marcha é selecionada para determinar uma velocidade de motor de aproximadamente (caixa de marchas discreta) 1800 rpm. A velocidade do veículo ego (10) é assumida para 20 m/s. Como pode ser observado, em situações extremas [60 toneladas e 16 % de inclinação de estrada (a)] a aceleração (aego) do veículo ego (10) devido para a força de inclinação de descida é de 1,2 m/s2. Para situações mais realísticas [40 toneladas e inclinação (a) < 8 %] a aceleração é sempre < 0,5 m/s2. Mensurações sobre uma estrada possuindo uma inclinação de (a) = 6 % determinaram uma aceleração máxima de 0,25 m/s2 para um veículo possuindo 40 toneladas.Figure 7 shows the acceleration (aego) of the ego vehicle (10) as a function of weight (m) and descent slope (a), where truck weights (m) are typically in the range of from 20 tons to 60 tons. The vehicle engine brake (VEB) (= auxiliary brake) is fully engaged and the travel position is selected to determine an engine speed of approximately (discrete gearbox) 1800 rpm. The ego vehicle speed (10) is assumed to be 20 m / s. As can be seen, in extreme situations [60 tonnes and 16% of road inclination (a)] the acceleration (aego) of the ego vehicle (10) due to the downhill inclination force is 1.2 m / s2. For more realistic situations [40 tonnes and slope (a) <8%] the acceleration is always <0.5 m / s2. Measurements on a road having a slope of (a) = 6% determined a maximum acceleration of 0.25 m / s2 for a vehicle of 40 tonnes.
Conseqüentemente, a aceleração crítica assumida (acrítica) para a simulação mostrada na Figura 6 é ajustada para 0,25 m/s2. É adicionalmente assumido que uma ativação de sapatas de freio confortável irá mudar a aceleração a partir de 0,25 m/s2 para -1 m/s2 (isto é, a desaceleração éConsequently, the critical (assumed) critical acceleration for the simulation shown in Figure 6 is adjusted to 0.25 m / s2. It is further assumed that a comfortable brake shoe activation will change the acceleration from 0.25 m / s2 to -1 m / s2 (ie the deceleration is
4 vezes mais alta do que a aceleração), e que uma velocidade de um veículo alvo é constante, [ (Valvo) = constante]. As sapatas de freio são intencionadas para serem totalmente recuperadas depois de terem sido aplicadas, o que corresponde para um fator de duração de frenagem (BD) baixo [isto é, (BD) = 0] quando em tempo para re-aplicar as sapatas de freio de maneira a aumentar a distância para o veículo à frente.4 times higher than acceleration), and a target vehicle speed is constant, [(Valvo) = constant]. Brake shoes are intended to be fully recovered after they have been applied, which corresponds to a low braking duration factor (BD) [i.e. (BD) = 0] when in time to re-apply the brake shoes. brake to increase the distance to the vehicle ahead.
Na Figura 6, os diversos parâmetros de veículo são mostrados como função do tempo de aplicação de sapatas de freio. 0 primeiro diagrama da Figrura 6 - Figura 6A mostra a velocidade do veículo ego (vego) que varia entre 18 m/s para 22 m/s, em que a (Valvo) é constante em 20 m/s.In Figure 6, the various vehicle parameters are shown as a function of brake shoe application time. The first diagram of Fig. 6 - Fig. 6A shows the velocity of the ego (vego) vehicle ranging from 18 m / s to 22 m / s, where (Valvo) is constant at 20 m / s.
O segundo diagrama da Figura 6B mostra o desenvolvimento dos valores de brecha de tempo (38) - em outras palavras a distância - em relação para o tempo de aplicação (34) e o tempo de liberação (36) das sapatas de freio. A curva de topo na Figura 6B mostra o desenvolvimento dos valores de brecha de tempo (38) que são aumentados a partir de 1,2 segundos até aproximadamente 2 segundos de maneira a assegurar que as sapatas de freio não são sobre-utilizadas. As curvas inferiores (mais baixas) mostram a correspondente aplicação das sapatas de freio que são aplicadas por 4,7 segundos (34) e liberadas por 18,5 segundos (36). Isto assegura que o fator de duração de frenagem (BD) é zero depois de cada ciclo [ver para (BD) a Figura 6C] . Pode também ser observado na Figura 6B que as sapatas de freio são aplicadas ligeiramente mais duramente no começo da intervenção de freio (1,2 m/s2) para reduzir a velocidade relativa de uma maneira confortável [ver o sinal de referência (40)].The second diagram of Figure 6B shows the development of the time gap values (38) - in other words the distance - relative to the brake shoe application time (34) and release time (36). The top curve in Figure 6B shows the development of time gap values (38) which are increased from 1.2 seconds to approximately 2 seconds to ensure that the brake shoes are not overused. The lower (lower) curves show the corresponding application of the brake shoes that are applied for 4.7 seconds (34) and released for 18.5 seconds (36). This ensures that the braking duration factor (BD) is zero after each cycle [see for (BD) Figure 6C]. It can also be seen from Figure 6B that the brake shoes are applied slightly harder at the beginning of the brake intervention (1.2 m / s2) to comfortably reduce relative speed [see reference signal (40)] .
O último diagrama de Figura 6, Figura 6C, ilustra o comportamento do fator de duração de frenagem (BD) como calculado depois das equações determinadas anteriormente. Como pode ser observado, o fator de duração de frenagem (BD) alcança zero, o que significa que é totalmente recuperado quando em tempo para re-aplicar as sapatas de freio, de maneira a re-aumentar a distância para o veículo à frente.The last diagram of Figure 6, Figure 6C, illustrates the behavior of the braking duration factor (BD) as calculated after the previously determined equations. As can be seen, the braking duration factor (BD) reaches zero, which means that it is fully recovered when in time to re-apply the brake shoes in order to increase the distance to the vehicle ahead.
O comportamento de simulação é assemelhado em realidade como pode ser observado por comparação da FiguraThe simulation behavior is similar in reality as can be seen by comparing Figure
6 e da Figura 8, em que a Figura 8 mostra uns arquivos de Iog a partir de um teste desempenhado na inclinação de descida de Kallebãck, Suécia, em que um caminhão foi utilizado rodando com 10 km/h mais rápido do que um veículo alvo. A função padrão (standard) ACC do caminhão foi desativada e substituída por uma concretização preferida do sistema da presente invenção.6 and Figure 8, in which Figure 8 shows a Yog file from a downhill slope test of Kalleback, Sweden, where a truck was used driving 10 km / h faster than a target vehicle . The standard ACC function of the truck has been deactivated and replaced with a preferred embodiment of the system of the present invention.
Quanto mais longa a distância entre o caminhão e o alvo é maior do que (cL,^^) ao caminhão foi possibilitado acelerar por requisição de um torque de motor definido (utilizando um controlador simples para controle da aceleração) para simular os efeitos de um caminhão carregado em uma inclinação.The longer the distance between the truck and the target is greater than (cL, ^^) the truck was able to accelerate by requesting a defined engine torque (using a simple throttle controller) to simulate the effects of a Truck loaded on a slope.
Se a distância é de menos do que (d^,·^) as sapatas de freio são aplicadas em concordância com a estratégia de frenagem da presente invenção como ilustrado na Fignra 4B. Quanto mais breve os freios são ativados, um cálculo está rodando para verificar quando a distância para o veículo alvo é aumentada excessivamente, que o tempo esperado (trolagem) para acelerar novamente com a mesma aceleração antes de ativação dos freios comparado com o tempo de ativação de freio corrente não aumenta o fator de duração de frenagem (BD)1 o que significa que o fator de duração de frenagem (BD) foi retornado para zero antes que as sapatas de freio sejam re-aplicadas. Isto é normalmente determinado se o tempo de liberação de freio esperado é 50/15 vezes mais alto do que tempo de ativação de freio corrente. 0 comportamento do fator de duração de frenagem (BD) é ilustrado no gráfico (42) da Figura 8.If the distance is less than (d ^, ·) the brake shoes are applied in accordance with the braking strategy of the present invention as illustrated in Fignra 4B. The sooner the brakes are activated, a calculation is running to check when the distance to the target vehicle is increased excessively, than the expected time (trolley) to accelerate again with the same acceleration before the brakes are activated compared to the activation time. brake current does not increase the braking duration factor (BD) 1 which means that the braking duration factor (BD) has been returned to zero before the brake shoes are reapplied. This is usually determined if the expected brake release time is 50/15 times higher than the current brake activation time. Braking duration factor (BD) behavior is illustrated in graph (42) of Figure 8.
Como mostrado na Figura 8 o caminhão acelera com 0,4 m/s2 até que a distância para o veículo alvo tenha diminuído para (dm;(aqui cerca de 1,3 segundos) , na medida em que o caminhão está rodando 10 Km/h mais rápido do que o veículo alvo. A mensuração da distância para o veículo alvo é ilustrada no gráfico (44), em que a correspondente brecha de tempo é mostrada no gráfico (46).As shown in Figure 8 the truck accelerates by 0.4 m / s2 until the distance to the target vehicle has decreased to (dm; (here about 1.3 seconds) as the truck is driving 10 km / s). h faster than the target vehicle The distance measurement for the target vehicle is illustrated in graph (44), where the corresponding time gap is shown in graph (46).
Se a distância Cdminima; foi alcançada, os freios são aplicados com aproximadamente -1,5 m/s2 por cerca de 4 segundos. Sob aquele tempo a velocidade dos caminhões é reduzida e a distância aumenta. 0 gráfico (48) da Figura 8 mostra o comportamento de velocidade do caminhão que é significativamente reduzida por aplicação das sapatas de freio - ver o sinal de referência (47) - e então ao caminhão é possibilitado re-acelerar para a velocidade anterior - ver o sinal de referência (49). A correspondente aplicação das sapatas de freio é indicada pelo gráfico (50) com tempos de aplicação indicados por (34) e tempos de liberação indicados por (36).If the distance Cdminima; has been achieved, the brakes are applied at approximately -1.5 m / s2 for about 4 seconds. Under that time the speed of the trucks is reduced and the distance increases. The graph (48) of Figure 8 shows the truck speed behavior that is significantly reduced by applying the brake shoes - see reference signal (47) - and then the truck is allowed to re-accelerate to the previous speed - see the reference signal (49). The corresponding application of the brake shoes is indicated by the graph (50) with application times indicated by (34) and release times indicated by (36).
Os freios são liberados quando o tempo calculado para aceleração com a mesma aceleração antes de frenagem é suficiente para possibilitar que o fator de duração de frenagem (BD) (aumentado com 1 segundo) venha a retornar para zero se diminuindo o mesmo com -15/50 enquanto os freios não são aplicados. Dessa maneira, o resultado para o fator de duração de frenagem (BD) depois de um ciclo de frenagem/não frenagem é de aproximadamente zero.The brakes are released when the calculated acceleration time with the same acceleration before braking is sufficient to enable the braking duration factor (BD) (increased by 1 second) to return to zero and decrease to -15 / 50 while the brakes are not applied. Thus, the result for the braking duration factor (BD) after a braking / non braking cycle is approximately zero.
Para conseguir o tempo de liberação necessário dos freios, a taxa de desaceleração necessária é um tanto alta (cerca de 4 vezes a aceleração positiva devido para a inclinação), que é de cerca de -1,2 m/s2 para -1,6 m/s2 ou até mesmo mais, dependendo da velocidade relativa, mas é neste exemplo limitada de qualquer forma para o limite de ACC global de -2 m/s2. A frenagem é adaptada para começar suavemente, de maneira que, a despeito dos altos níveis, a frenagem é experimentada como confortável. 0 tempo de ativação de freio de cerca de 3 segundos - 4 segundos e o nível de freio são determinados para refletir o comportamento de um motorista de caminhão normal em uma situação de tração em descida.To achieve the required brake release time, the required deceleration rate is rather high (about 4 times the positive acceleration due to the inclination), which is about -1.2 m / s2 to -1.6. m / s2 or even more, depending on the relative speed, but is in this example limited anyway to the overall ACC limit of -2 m / s2. Braking is adapted to start smoothly so that despite high levels, braking is experienced as comfortable. Brake activation time of about 3 seconds - 4 seconds and brake level are determined to reflect the behavior of a normal truck driver in a downhill traction situation.
A diferença entre a tração sobre uma estrada plana e uma estrada em descida pode ser observada por comparação da variação nos gráficos antes e depois de 130 segundos, o que é indicado pela linha vertical (52) .The difference between traction on a flat road and a downhill road can be observed by comparing the variation in the graphs before and after 130 seconds, which is indicated by the vertical line (52).
Antes de 130 segundos na linha de tempo, ambos os veículos estavam rodando sobre um plano e, depois disso ambos os veículos estão tracionando descendo a inclinação em Kallebãck. Aqui, o fator de duração de frenagem (BD) não retorna totalmente para zero depois de um ciclo, mas é aumentado com aproximadamente por um fator de 1,4 depois de cada ciclo. Isto é devido para a ultrapassagem de limite da aceleração diretamente depois da liberação dos freios enquanto acelerando em descida, na medida em que o cálculo somente considera a aceleração diretamente mensurada antes de frenagem, o que é correto para aceleração homogênea provocada por um veículo totalmente carregado em uma inclinação.Before 130 seconds on the timeline, both vehicles were running on a plane and after that both vehicles are pulling down the slope at Kalleback. Here, the braking duration factor (BD) does not fully return to zero after one cycle, but is increased by approximately a factor of 1.4 after each cycle. This is due to the acceleration limit overtaking directly after release of the brakes while accelerating downhill, as the calculation only considers acceleration measured directly before braking, which is correct for homogeneous acceleration caused by a fully loaded vehicle. on a slope.
A presente invenção não deveria ser considerada como sendo limitada para as concretizações exemplificativas descritas anteriormente, e deverá ser observado por aqueles especializados no estado da técnica que um número de variações e de modificações é conceptível dentro do escopo de proteção e conceito inventivo da presente invenção como estabelecidos pelas reivindicações de patente posteriormente.The present invention should not be construed as being limited to the exemplary embodiments described above, and it will be appreciated by those skilled in the art that a number of variations and modifications are conceivable within the scope of protection and inventive concept of the present invention as established by the patent claims later.
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